Drohne-Detektions-System

Aaronia

Bild 2: Oberseite der HF-Frontendplatine mit der 16 × 4 × 8 × 4-HF-Matrix. Aaronia

Bild 3: Unterseite der HF-Frontendplatine mit den MEMS-HF-Schaltern, die mittels TTL-ICs angesteuert werden. Aaronia

Bild 4: Oberseite der Steuerplatine mit 1 MByte EEPROM, Stromversorgung und den optionalen Jammern zur Signalstörung beziehungsweise aktiven Übernahme der Kontrollsignale. Aaronia

Bild 5: Unterseite der Steuerplatine mit 8-Bit-µC und den verschiedenen Kommunikationsschnittstellen einschließlich PoE. Aaronia

Bild 6: Darstellung einer Detektion. Aaronia

Seit der Vorstellung der ersten Beschleunigungssensoren als ICs durch Analog Devices in den 90er Jahren war es möglich, Drohnen zu bauen, die auch ein ungeübter Pilot steuern kann. Jetzt ist das Angebot an Hobbydrohnen fast unüberschaubar und selbst eine 150-Euro-Drohne macht auf Knopfdruck einen Looping oder sendet im UHF-Bereich Bilder auf die Erde. Drohnen werden zur Gefahr für die übrige Luftfahrt und geraten sie in falsche Hände für die ganze Bevölkerung. Zur Erfassung von Drohnen bietet Aaronia ein Aaronia-Drohnen-Detektion-System an, bestehend aus einer 360°-Antenne, einem Echtzeit-Spektrumanalysator (siehe EI 5-2011) und einem neuen Software-Plug-In für die RTSA-Softwaresuite von Aaronia.

Herzstück des Systems ist die Antenne, ein 360°-RF-Tracking-Array Isolog 3D 160 UWB. Die weniger auflösende Isolog 3D 80 UWB lässt sich auch einsetzen. Bild 2 zeigt den Innenaufbau mit der 48-LPDA-&-Spezial-„Loop“-Antenne der Isolog 3D 160 UWB für den breiten Frequenzbereich 9 kHz bis 20 GHz, die Bilder 3 bis 6 die zugehörige Elektronik, deren Ausgang zu einem Echtzeitspektrumanalysator Typ Spectran XFR V5 Pro oder dem RF-Command-Center gelangt. Dort erfolgt die Datenanalyse mit Echtzeit-Triggerung.

Einige Kilometer Reichweite

Aus den durch die Antennen erfassten Signalen beliebiger Drohnen oder anderer HF-Quellen erzeugt das System eine Übersicht der Umgebung, inklusive Bild und Live-Video. Je nach Gelände, aber unabhängig vom Wetter, kann die Reichweite einige Kilometer betragen. Das System arbeitet mit hoher Genauigkeit von wenigen Grad und gibt optisch oder akustisch Alarm, sobald bestimmte Grenzwerte überschritten werden.

Anhand der Bilder 2 bis 5 ist die Funktion der Elektronik zu erkennen. Die Ausgänge der 48 Antennen gelangen auf die Eingänge einer 16 × 4 × 8 × 4-HF-Matrix (Bild 2), bei der es möglich ist, jeden Eingang einzeln anzusteuern. Pro Sektor (maximal vier Eingänge pro Sektor, also 16 Sektoren) gibt es einen eigenen Breitband-Vorverstärker (Distributed Gallium AS mit 20 dB) mit Bypass-Funktion, um auch starke Signale bewältigen zu können. Das Konzept ist sehr aufwendig, bietet jedoch beste Performance bezüglich Empfindlichkeit und Nebenempfang-Unterdrückung. Die Eingänge können innerhalb 1 µs mittels eines neuartigen prellfreien High-power-MEMS (Bild 3) geschaltet werden, daher beträgt ein kompletter Durchlauf maximal 64 µs (bei 64 Antennen / Eingängen). Die Steuerung der Schalter erfolgt mittels Ethernet, USB oder seriell und zwar unabhängig von der Plattform (API verfügbar). Auch Power over Ethernet ist möglich, so wird nur ein Steuerkabel benötigt. Die MCU auf der Steuerplatine in Bild 5 ermöglich eine autarke Steuerung. Es handelt sich um einen sehr rauscharmen, mit 128 MHz getakteten 8-Bit-Mikrocontroller. Die Steuerung der Antenne ist frei programmierbar. Sie kann auch ohne externe Steuerung in einem Choppermode erfolgen. Im 1-MBit-EEPROM (Bild 4) sind für jede Antenne die Kalibrationsdaten beziehungsweise bei Stand-alone-Betrieb der Ablaufplan abgelegt.

Intuitives Layout

Über die verschiedenen Kommunikationsschnittstellen gelangt das Ausgangssignal der Antennen zum Spektrumanalysator. Die Drohnen-Detektionssoftware bietet ein intuitives Layout, kombiniert mit leistungsfähigen Tracking-, Trigger- und Displayoptionen zur Erfassung, Identifizierung und Verfolgung von HF-Emissionen, ausgelöst von Drohnen / UAVs oder anderen HF-Quellen bis zu 20 GHz.

Das Drohne-Detection-System wird zu einem Preis ab 45.000 Euro angeboten.

(ah)